(57)【要約】【課題】  ロープ表面の損傷を低減し、エレベーターの巻上シーブをより小径化し、コンパクトで省スペースにする。【解決手段】  ロープ６をシーブ２により巻き上げて昇降される乗りかご１と、シーブ２の回転速度検出手段と、シーブ２に制動トルクを与えるブレーキ装置と、を有するエレベーターにおいて、ロープ６の速度が所定値より大きくなった場合に作動するブレーキ装置と、シーブ２の回転速度とロープ６の速度とよりロープ６とシーブ２のすべり速度を演算する演算部と、を備え、演算されたすべり速度の値により作動後の制動トルクが決定される。【選択図】図１
2010105795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロープをシーブにより巻き上げて昇降される乗りかごと、前記シーブの回転速度検出手段と、前記シーブに制動トルクを与えるブレーキ装置と、を有するエレベーターにおいて、
前記ロープの速度が所定値より大きくなった場合に作動する前記ブレーキ装置と、
前記シーブの回転速度と前記ロープの速度とより前記ロープと前記シーブのすべり速度を演算する演算部と、
を備え、演算された前記すべり速度の値により前記作動後の制動トルクが決定されることを特徴とするエレベーター。
【請求項２】
請求項１に記載のものにおいて、前記作動の後、演算された前記すべり速度が所定の値より大きくなったとき、前記ブレーキ装置の制動トルクを小さくすることを特徴とするエレベーター。
【請求項３】
請求項１に記載のものにおいて、前記作動の後、演算された前記すべり速度が所定の値より大きくなったとき、前記ブレーキ装置の制動トルクは前記ブレーキ装置による制動を解除することで小さくされることを特徴とするエレベーター。
【請求項４】
請求項１に記載のものにおいて、前記乗りかごと同期して移動するガバナロープと、該ガバナロープが巻き掛けられたガバナプーリと、を備え、前記ロープの速度は、前記ガバナプーリの回転速度を検出することで行われることを特徴とするエレベーター。
【請求項５】
請求項１に記載のものにおいて、前記ロープの速度は前記乗りかごの速度を検出することで行われることを特徴とするエレベーター。
【請求項６】
請求項１に記載のものにおいて、前記ブレーキ装置は制動面に接触して前記シーブに制動トルクを与える２つのブレーキシュー及びそれぞれの前記ブレーキシューを駆動する電磁コイルを有し、各前記電磁コイルの通電オフは時間差が付けられることを特徴とするエレベーター。
【請求項７】
請求項１に記載のものにおいて、前記ブレーキ装置は制動面に接触して前記シーブに制動トルクを与える２つのブレーキシュー及びそれぞれの前記ブレーキシューを駆動する電磁コイルを有し、前記制動面とぞれぞれの前記ブレーキシューとの間隙は異なる値とされたことを特徴とするエレベーター。
【請求項８】
請求項１に記載のものにおいて、前記作動後の制動トルクは段階的に与えられることを特徴とするエレベーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレーキ装置を有するエレベーターに関し、特に非常時あるいは保守時に乗りかごをブレーキ装置により強制的に停止させるものに好適である。
【背景技術】
【０００２】
エレベーターの検査では、非常制動試験として、乗りかごの異常増速を検出して、巻上機に備えたブレーキ装置を用いて強制的に乗りかごを停止させることを行っている。
【０００３】
従来、非常停止時のかごへの衝撃を小さくし、かごの制動距離を短くするため、非常制動時に、駆動シーブに全制動力を与えた後に全制動力よりも弱い制動力を駆動シーブに与え、かごの加速度の絶対値が所定値よりも小さくなったときに、駆動シーブに全制動力を再度与える、ことが知られ、例えば、特許文献１に記載されている。
【０００４】
また、樹脂被覆された主ロープを採用したエレベーターにおいて、非常停止あるいは急停止時の乗りかごの減速度を適正値に抑制するため、電磁ブレーキ装置を作用させるとき、電磁ブレーキコイルに小さい抵抗器を並列接続して、制動力の立ち上がりを緩慢にすることが知られ、特許文献２に記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−８３３３号公報
【特許文献２】特開２００３−２２１１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術では、いずれも乗りかごの停止ショックを緩和するに過ぎず、ロープ表面損傷については考慮されているものではない。つまり、ロープの損傷部位が、シーブやプーリの通過回数の多い部分に一致する場合には、損傷が進行する可能性が高い。また、繊維もしくはベルトなど柔軟性の高い材質のロープを用いて巻上シーブの小径化を図る場合、表面の損傷をより一層防ぐことが必要とされる。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、ロープ表面の損傷を低減することにある。また、他の目的は、エレベーターの巻上シーブをより小径化し、コンパクトで省スペースに適したエレベーターとすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、ロープをシーブにより巻き上げて昇降される乗りかごと、前記シーブの回転速度検出手段と、前記シーブに制動トルクを与えるブレーキ装置と、を有するエレベーターにおいて、前記ロープの速度が所定値より大きくなった場合に作動する前記ブレーキ装置と、前記シーブの回転速度と前記ロープの速度とより前記ロープと前記シーブのすべり速度を演算する演算部と、を備え、演算された前記すべり速度の値により前記作動後の制動トルクが決定されるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ブレーキ装置をロープの速度が所定値より大きくなった場合に作動させた後、ロープとシーブとのすべり速度の値により制動トルクを決定するので、すべり距離を最小にし、ロープ表面の損傷を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
エレベーターは、乗りかごを昇降させるための巻上機と、異常事態における乗りかごの増速を検出するガバナ装置、さらにガバナ装置の信号に基づいて乗りかごを制動するブレーキ装置と乗りかご部に搭載されレールを把持する非常止装置を備えている。
【００１１】
エレベーターの検査では、非常制動の動作確認を行うため、非常制動試験を実施している。非常制動とは、乗りかごの異常増速を検出して、巻上機に備えたブレーキ装置を用いて強制的に乗りかごを停止させることであり、この際、制動によってロープとシーブの間にすべりが発生し、ロープ表面に損傷が発生する場合がある。損傷部位が、シーブやプーリの通過回数の多い部分に一致する場合には、損傷が進行する可能性が高い。
【００１２】
近年では、繊維もしくはベルトなど柔軟性の高い材質のロープを用いて巻上シーブを小径化することが行われ、表面の損傷を防ぐため、ロープとシーブのすべりがより小さいことが求められる。
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は、エレベーター装置の全体構成を示している。乗客が乗り込む乗りかご１は、巻上機７でロープ６を巻き上げることによって昇降させる。巻上機７には、シーブ２と同一回転するブレーキドラムと、１組のブレーキ装置，シーブの回転量を検出するエンコーダ９を有する。ブレーキ装置は、ブレーキシュー３ａ，３ｂ、このシューを押し付けるための制動ばね３１ａ，３１ｂ、およびこのばねを制動面から離間するための電磁コイル３３ａ，３３ｂがある。
【００１４】
乗りかごが停止しているときには、電磁コイル３３ａ，３３ｂには通電を行わず、制動ばね３１ａ，３１ｂによってブレーキシュー３ａ，３ｂがドラムに押し付けられ、シーブ２は回転せず、乗りかごは停止状態となる。
【００１５】
乗りかご１が昇降を開始する際には、電磁コイル３３ａ，３３ｂに電流を流してブレーキシュー３ａ，３ｂを制動面から離間する。この基本動作は、ブレーキディスクと電磁コイルを組み合わせたディスクブレーキ方式であっても同一である。
【００１６】
乗りかご１が異常に増速した場合には、乗客の安全を守るため、乗りかご１を安全かつ早急に停止させなければならない。この異常速度を検出する手段として、昇降路内には、ガバナプーリ４が配置されている。これは、乗りかご１に結合されたガバナロープ５とガバナロープ５を巻きかけたガバナプーリ、このプーリが所定の回転速度超過を検出するトリガ機構（図示せず）を有する。
【００１７】
ガバナ装置が、乗りかごの異常速度を検出すると、電磁コイルへの通電を遮断し、ブレーキシュー３ａ，３ｂを強制的に制動面に押し付ける。この際、加速度がある一定値以下となるように、ブレーキ装置を作動させる必要がある。
【００１８】
ロープ６表面の損傷は、ロープ６とシーブ２の間の摩擦が小さいときには、ロープ６はシーブ２上をすべることから、ロープストランドの表面に圧痕が形成され、生じる。特に、乗りかご１の速度が大きくなるほど、損傷レベルは悪化する。このため、非常制動を行った後の通常運転において、ロープ６の損傷部が、シーブ２上を通過する頻度が高い場合、損傷が進行する可能性がある。
【００１９】
ロープ６表面の損傷は、鋼線ロープだけに顕在化するものではなく、ウレタンやゴムなど樹脂でロープストランドやストランド群を被覆したベルトや撚りロープを用いた場合、より一層、特に樹脂の硬度が低い条件では樹脂表面が大きく損傷する恐れがある。
【００２０】
ロープ６の速度は、乗りかご１と同一に運動するガバナロープ５、すなわちガバナプーリ４の出力を用いて検出される。同時に、シーブ２の回転量を、これに直結するエンコーダ９の回転速度で検出する。両値よりロープ６とシーブ２の相対すべり速度ΔＶはｒｓ×ωｓ−ｒｅ×ωｅによって求めることができる。ここで、ｒｓとｒｅはそれぞれシーブ２とガバナプーリの半径、ωｓとωｅはそれぞれシーブ２とガバナプーリの回転角速度である。
【００２１】
非常制動の際には、ブレーキ装置は、これらの相対速度、つまり、すべり速度が小さくなるように電磁コイルの通電オフ（ブレーキを掛ける）のタイミングもしくは制動トルクを段階的（あるいは間欠的）に変化させることが良い。具体的には、シーブの回転速度とロープの速度とよりロープとシーブのすべり速度を演算部で演算し、この値により作動後の制動トルクを決定する。
【００２２】
また、すべり速度が所定値より大となった場合、制動トルクを小さく、あるいは通電をオンしてブレーキを開放（解除）する。その後、すべり速度が所定値より小となった場合、制動トルクを大きく、あるいは通電をオフ（釈放）してブレーキを利かす。
【００２３】
初期の段階で急激に大きな制動トルクをかけると、シーブ２は急停止し、自動車を例に取れば、タイヤがロックした状態になるので、ロープ６がシーブ２上を滑ることになる。シーブ２の制動トルクを緩やかに、もしくは段階的（間欠的）に行えば、ロープ６のすべりを小さくすることができる。
【００２４】
ガバナプーリ４に取り付けたエンコーダと巻上機に取り付けたエンコーダ９のそれぞれの信号出力は、通常、パルス出力であるため、これを連続的な信号に変換する。また、シーブ２の直径およびガバナプーリ４の直径がそれぞれ異なることから、両者をすべり速度に変換して、制御器１０において、通電オフのタイミングなどを制御する。
【００２５】
次に、他の実施例について図２を用いて説明する。  
乗りかご１に例えばドップラー式の速度センサなどの速度検出器１９を搭載する。この方式では、乗りかご１と同期して運動するガバナロープ５が不要で、エレベーターの昇降路断面積を縮小することができる。なお、非常制動時において速度検出器１９への電源供給が停止された場合には、制御用の信号出力がなくなるため、これを防止するために乗りかご１には非常用電源３２を搭載する。この構成においても、第一の実施例と同様に、乗りかご１の速度検出器１９と巻上機７のエンコーダ９の出力を比較演算することによって、ブレーキ装置の制動トルクをコントロールする。
【００２６】
以上は、非常制動時における制動トルクを制御する例を説明したが、例えば保守運転のように乗りかご１をブレーキ装置により制動する運転モードにおいても、すべりによるロープ６の損傷を防止する効果が得られる。
【００２７】
通常、エレベーターには、乗りかご１を建物の床レベルに精度良く着床させるため、かご側レール１５ａに設置した遮へい板（図１中１７）を、乗りかご１に設けた位置検出器（図１中１６）で検出して巻上機７の制御を行っている。本例によれば、遮へい板を不要とし、モータのエンコーダ情報と、ロープとシーブのすべり速度の両情報を用いることによって、乗りかご１の床レベルへの着床を可能にする。
【００２８】
図３は、各実施例における非常制動を実施する前後の各信号の時刻歴波形を示している。このときの条件は、乗りかご１とつり合い重り２０の質量のアンバランスが大きい条件を示している。
【００２９】
最上段の信号ａはガバナ装置からの非常制動のトリガ信号、以降、図の下方に向かって、ブレーキへの印加電流，シーブ速度，かご速度、そしてロープとシーブのすべり速度を示している。非常制動のトリガがかかると、モータ電流とブレーキ装置の通電を遮断する。ブレーキ装置は２つあるので、ここでは、それぞれの通電オフ（印加電流の遮断）のタイミングに時間差を付けて変えている（ｂ１，ｂ２）。このブレーキの通電がオフになると、制動ばねによってシーブ２に制動トルクが発生し、シーブ２の速度が小さくなっていく。ここで、シーブ２および乗りかご１が非常制動トリガ直後からＬａの区間だけ増速しているのは、乗りかご１とつり合い重り２０のアンバランスによって、乗りかご１がフリーランしているためである。
【００３０】
ブレーキ装置の制動タイミングを制御したことにより、制御を行わないときの波形（ｃ１）に比べて、シーブ２は緩やかに停止する（ｃ２）。ブレーキ装置を制御しない場合、ロープ６は、シーブ２が停止した後もシーブ２の上を滑りながら、最後に停止する。
【００３１】
最下段の図は、シーブ２と乗りかご１の速度差、すなわち、すべり速度を示している。この図は、ブレーキ装置を制御しないときのすべり速度を示しているが、ブレーキ装置を制御することによって、シーブ２とロープ６のすべり速度（あるいはすべり量）を所定値以下、あるいは無い状態にすることができる。
【００３２】
図４は、すべり速度と摩擦係数の一般的な関係図を示している。すべり速度が小さい場合には摩擦係数が小さく、速度が大きくなると摩擦係数は大きい。したがって、ブレーキ装置を段階的に制御して、シーブ２とロープ６の相対速度を下げれば、両者の摩擦係数は高い状態が続くことになり、すべりにくくなる。この原理は、自動車のＡＢＳ制御やポンピングブレーキの操作と同一である。
【００３３】
図５は、巻上機の一例を示し、シーブ２とロータ２１は一体構造であり、ロータ２１の外周面を制動面とするアウターロータ型のモータを示している。ブレーキシュー３ａ，３ｂはこのブレーキ制動面２２に接触して、シーブ２に制動トルクを与える。電磁コイル３３ａ，３３ｂは１組設置されていることから、二つの電源回路によって独立に制御することができる。
【００３４】
図６は、二つの電磁コイル３３ａ，３３ｂの制御方法の一例を示している。２つの電磁コイル３３ａ，３３ｂのコイル巻線部３４ａ，３４ｂのコイル巻数を異なる値としている。上段の図は、コイル巻き数が少なく、下段はコイルの巻き数が多い場合を示しており、巻き数が多いほど、時定数が大きく、釈放までの時間ΔＴ１が長くなる。よって、通電をオフしてから、２つのコイルの釈放が完了するまでの時間に差を付けることができる。
【００３５】
また、ブレーキ制動面２２とブレーキシュー３ａ，３ｂの間隙（図５中δ１，δ２）を異なる値とすれば、同様に電磁コイル３３ａ，３３ｂが釈放を開始する点についても時間にΔＴ２の差をつけることができる。このようにすれば、通電オフのタイミングが同一であっても、２つのブレーキシュー３ａ，３ｂが制動面（図５中２２）に接するまでの時間が変化して、制動トルクを変化させることができる。
【００３６】
上記によれば、ロープ６とシーブ２の相対すべり速度を観測しながら、通電をオフするタイミングを最適化するので、シーブ２を緩やかに停止させることができる。これにより、ロープ６とシーブ２のすべり速度（あるいはすべり距離）を短縮し、ロープの損傷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による一実施の形態であるエレベーター装置を示す側面図。
【図２】本発明による他の実施の形態であるエレベーター装置を示す側面図。
【図３】各実施の形態による非常制動時の各値に対する時間変化を表すグラフ。
【図４】すべり速度と摩擦係数の関係を示すグラフ。
【図５】一実施の形態である巻上機を示す正面図。
【図６】一実施の形態であるブレーキ制動時の各値の時間変化を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３８】
１  乗りかご
２  シーブ
３ａ，３ｂ  ブレーキシュー
４  ガバナプーリ
５  ガバナロープ
６  ロープ
７  巻上機
８ａ，８ｂ  つり合い重り側レール
９  エンコーダ
１０  制御器
１１ａ，１１ｂ  緩衝器
１２  ブレーキ駆動回路
１３  電力変換器
１４  電源
１５ａ，１５ｂ  かご側レール
１６  位置検出器
１７  遮へい板
１８  回転検出器
１９  速度検出器
２０  つり合い重り
２１  ロータ
２２  ブレーキ制動面
２３ａ，２３ｂ  ブレーキアーム
２５ａ，２５ｂ  アーム支点
３１ａ，３１ｂ  制動ばね
３２  非常用電源装置
３３ａ，３３ｂ  電磁コイル
３４ａ，３４ｂ  巻線部
δ１  制動面とブレーキシューのギャップ（左側）
δ２  制動面とブレーキシューのギャップ（右側）
ΔＴ１  コイル巻数変更による時間差
ΔＴ２  シューギャップ変更による時間差
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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